高彎曲強度材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高彎曲強度材料及制備方法。本發(fā)明材料中的復雜無機物剛度高、硬度高、性能穩(wěn)定。該材料由以下重量百分比的各成份配制而成：二氧化硅粉15?22.1%，粉煤灰10?20%,玻璃纖維4?8%，脲醛樹脂膠粉0.6?0.8%，硫酸媽0.2?0.5%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體9?15%，其余為水泥；其中，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為7?9：10?
【專利說明】高彎曲強度材料及制備方法
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】： 本發(fā)明涉及一種高彎曲強度材料及制備方法，屬于建筑材料【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】： CN201310225204. 0涉及一種多尺度纖維增強的高性能水泥基復合材料的制備方法，上 述材料包括基體和多尺度纖維體系。基體包括水泥和砂；多尺度纖維體系包括鋼纖維、聚乙 烯醇纖維（PVA纖維）和碳酸鈣晶須，其用量為纖維增強水泥基材料體積百分比的2. Γ5. 6 的vol. %。其中，鋼纖維：PVA纖維：碳酸鈣晶須的體積比為I :0. fl. 2 :0. 3、. 3 ;上述材料 的制備方法為：（1)將水泥、砂和碳酸鈣晶須混合攪拌均勻；（2)將水加入攪拌機和步驟（1) 得到的拌合物一起攪拌均勻；（3)將聚乙烯醇纖維加入攪拌機中一起攪拌均勻；（4)將鋼纖 維加入攪拌機中一起攪拌均勻；（5)澆筑成型：將攪拌均勻后的物料注入模具，在振動臺上 振動60s ;(6)脫模養(yǎng)護：先養(yǎng)護至脫模后，繼續(xù)養(yǎng)護至28d以上，成為最終產(chǎn)品。該多尺 度纖維增強的高性能水泥基復合材料生產(chǎn)工藝簡單，不需要專用設備，與普通水泥基材料 等基本一致，材料來源廣泛，成品價格低，可以實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。但是該上述方法得到的材 料的彎曲強度不足。
[0003] 因此，確有必要對現(xiàn)有技術(shù)進行改進以解決現(xiàn)有技術(shù)之不足。
[0004]


【發(fā)明內(nèi)容】
： 本發(fā)明的目的就是針對上述技術(shù)缺陷，提供一種高彎曲強度材料，該材料具有較高的 彎曲韌性。
[0005] 本發(fā)明的另一目的是提供一種高彎曲強度材料及制備方法，該制備方法工藝簡 單，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 一種高彎曲強度材料，該材料由以下重量百分比的各成份配制而成： 二氧化硅粉15?22. 1 %，粉煤灰10?20 %，玻璃纖維4?8 %，脲醛樹脂膠粉0· 6? 0. 8%，硫酸鈣0. 2?0. 5%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體9?15%，其余為水泥； 其中，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物的重量比為7?9 :10。
[0007] 本發(fā)明的進一步設計在于： 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣3-8%，氧化鉛1-3%，爐渣5-9%，氧化鈉15-18%，氧化 鐠0. 4-0. 8%，氧化硼0. 3-0. 7%，氧化鉀0. 7-1. 4%，氧化鋅0. 8-1. 5%，其余氧化硅。
[0008] 二氧化硅粉平均粒徑為0. 5?0. 85毫米；粉煤灰的均粒徑為0. 8?1毫米；軟 質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體平均粒徑為100?120微米； 本發(fā)明高彎曲強度材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟： 1)軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體的準備： a.按照復雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合后的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鐘后取出坩堝，得到熔融復雜無機物料，將熔融復雜無機物料倒入鋼模具自然冷卻 到室溫，然后粉碎研細，得到復雜無機物料粉體備用； b.將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到復雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫得到軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體，再 將軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然后取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2)按上述配比將二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨后的軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體進行充分混合，15?20分鐘后得到組分均勻的干 料混合體；然后加入水，干料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續(xù)攪拌混合15?20分 鐘后出料，在室溫條件下硬化28天，后得到該高彎曲強度材料。
[0009] 進一步地，其中，步驟1)的a中得到的復雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備 用。
[0010] 進一步地，其中，步驟1)的b中得到的軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和 復雜無機物的重量比為10 :4?6。
[0011] 本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)明材料中摻有粉煤灰，增加本發(fā)明材料的漿體的體積，大量的漿體填充了骨料間 的孔隙，包裹并潤滑了骨料顆粒，從而使本發(fā)明材料具有更好的粘聚性和可塑性； 本發(fā)明材料中的復雜無機物剛度高、硬度高、性能穩(wěn)定；軟質(zhì)聚氨酯拉伸強度、彎曲強 度高，伸長率高，柔韌性好；軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體既保持柔韌性，又具有良好的性 能穩(wěn)定性；硫酸鈣為早強劑，有纖維起增強作用； 本發(fā)明在制備中，沒有大量使用稀貴元素，所取原料成本降低；本發(fā)明材料制備工藝簡 便、過程簡單，生產(chǎn)的材料具有良好的性能、彎曲強度高，非常便于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0012]

【專利附圖】

【附圖說明】： 圖1為本發(fā)明實施例一制備的高彎曲強度材料的組織圖。
[0013]

【具體實施方式】： 以下各實施例中： 以下各實施例中，所用原料如下，其中： 粉煤灰中各成份的重量百分比為：Si :11· 48%?31. 14%，Al :6· 40%?22. 91%，F(xiàn)e : L 90% ?18. 51%，Ca :0· 30% ?25. 10%，K :0· 22% ?3. 10%，Mg :0· 05% ?L 92%，Ti :0· 40% ? L 80%，S :0· 03% ?4. 75%，Na :0· 05% ?L 40%，P :0· 00% ?0· 90%，Cl :0· 00% ?0· 12%，其余 為〇。
[0014] 玻璃纖維中各成份的重量百分比為：Fe203 :0.2%?0.6%，Li20:l%?5%， Ti02 :7%?10%，Zr021 ?4%，BeO :6%?9%，MgO :8%?11%，CaO :10%?13%，其余 Si02。
[0015] 爐漁中各成份的重量百分比為：氧化I丐40?50%,氧化錯2?5%,氧化鎂6?10%, 氧化鐵8?9%，其余氧化硅。
[0016] 聚氨酯的型號為E-385P ;脲醛樹脂膠粉的牌號為DY1012 ; 玻璃纖維采用HP3786的直徑為10微米，標準纖維長度為4. 5mm。
[0017] 實施例一： 取二氧化硅粉：15(%，粉煤灰：10(%，玻璃纖維 ：4(%，脲醛樹脂膠粉0.6(%、硫酸鈣 0. 2 %，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體9%，其余為水泥； 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為9 :10 ; 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣3%，氧化鉛1%，爐渣5%，氧化鈉15%，氧化鐠0. 4%，氧 化硼0. 3%,氧化鉀0. 7%,氧化鋅0. 8%,其余氧化娃。
[0018] 本發(fā)明高彎曲強度材料的制備方法，該方法包括以下步驟： 1) 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體的準備： a. 按照復雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合后的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鐘后取出坩堝，得到熔融復雜無機物料，將熔融復雜無機物料倒入鋼模具冷卻到室 溫，然后將得到的熔融復雜無機物料粉碎研細，得到復雜無機物料粉體備用； b. 將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到復雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫得到軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體，再 將軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然后取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2) 按上述配比將二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨后的軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體進行充分混合，15?20分鐘后得到組分均勻的干 料混合體；然后加入水，干料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續(xù)攪拌混合15?20分 鐘后出料，在室溫條件下硬化28天，后得到該高彎曲強度材料。
[0019] 其中，步驟1)的a中得到的復雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備用。
[0020] 其中，步驟1)的b中得到的軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物 復合體的重量比為10 :4?6。
[0021] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0022] 實施例二： 取：二氧化硅粉：22. 1%，粉煤灰：20%，玻璃纖維：8%，脲醛樹脂膠粉0.8%、硫酸鈣 0. 5%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體15%，其余為水泥； 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為7 :10 ; 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣8%，氧化鉛3%，爐渣9%，氧化鈉18%，氧化鐠0. 8%，氧 化硼0. 7%,氧化鉀1. 4%,氧化鋅1. 5%,其余氧化娃。
[0023] 其制備過程中及其它條件同實施例一。
[0024] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0025] 實施例三： 取二氧化硅粉：18 %，粉煤灰：15 %，玻璃纖維：6 %，脲醛樹脂膠粉0. 7 %、硫酸鈣 〇. 4%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體11%，其余為水泥； 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為8 :10 ; 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣6%，氧化鉛2%，爐渣7%，氧化鈉17%，氧化鐠0. 6%，氧 化硼0. 5%，氧化鉀I. 1%，氧化鋅1. 2%，其余氧化娃。
[0026] 其制備過程中及其它條件同實施例一。
[0027] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0028] 實施例四：(成份配比不在本發(fā)明設計范圍內(nèi)） 取二氧化硅粉：12%，粉煤灰：9%，玻璃纖維：3%，脲醛樹脂膠粉0. 4%、硫酸鈣0. 1 %， 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體8%，其余為水泥； 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為11 :1〇 ; 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣2%，氧化鉛0. 5%，爐渣3%，氧化鈉14%，氧化鐠0. 3%， 氧化硼0. 2%,氧化鉀0. 6%,氧化鋅0. 6%,其余氧化娃。
[0029] 其制備過程中及其它條件同實施例一。
[0030] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0031] 實施例五：（成份配比不在本發(fā)明設計范圍內(nèi)） 取二氧化硅粉：24 (%，粉煤灰：22(%，玻璃纖維：9(%，脲醛樹脂膠粉0.9 (%、硫酸鈣 〇. 7%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體17%，其余為水泥； 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物復合體的重量比為5 :10 ; 復雜無機物的化學成分為：氧化鈣10%，氧化鉛4%，爐渣10%，氧化鈉20%，氧化鐠0. 9%， 氧化硼0. 9%,氧化鉀1. 6%,氧化鋅1. 6%,其余氧化娃。
[0032] 其制備過程中及其它條件同實施例一。
[0033] 所得到材料的彎曲強度見表一。
[0034]表 1

【權(quán)利要求】
1. 一種高彎曲強度材料，該材料由以下重量百分比的各成份配制而成： 二氧化硅粉15?22. 1 %，粉煤灰10?20 %，玻璃纖維4?8 %，脲醛樹脂膠粉0· 6? 0. 8%，硫酸鈣0. 2?0. 5%，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體9?15%，其余為水泥； 其中，軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物的重量比為7?9 :10。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的高彎曲強度材料，其特征在于：復雜無機物的化學成分為：氧 化鈣3-8%，氧化鉛1-3%，爐渣5-9%，氧化鈉15-18%，氧化鐠0. 4-0. 8%，氧化硼0. 3-0. 7%，氧 化鉀0. 7-1. 4%，氧化鋅0. 8-1. 5%，其余氧化硅。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的高彎曲強度材料，其特征在于：二氧化硅粉平均粒徑為0. 5?0. 85毫米；粉煤灰的均粒徑為0. 8?1毫米；軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體平均粒 徑為100?120微米。
4. 權(quán)利要求1、2或3所述的高彎曲強度材料的制備方法，該制備方法包括以下步驟： 1) 軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體的準備： a. 按照復雜無機物的的化學成分稱量物料，其中各物料的粒度為1?4mm ;將各物料 均勻混合10?15min，將混合后的物料放入加熱爐中的坩堝，加熱到1500?1550度，保溫 10?15鐘后取出坩堝，得到熔融復雜無機物料，將熔融復雜無機物料倒入鋼模具自然冷卻 到室溫，然后粉碎研細，得到復雜無機物料粉體備用； b. 將聚氨酯熱到190?210度得到呈熔融聚氨酯，將上述得到復雜無機物料粉體加 入熔融聚氨酯中并攪拌均勻，然后自然冷卻到室溫得到軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體，再 將軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體放入液氮池中的液氮的上部空間，在-170?-180度保溫 10?15分鐘，然后取出碎化和研磨，至粒徑為100?120微米，備用； 2) 按上述配比將二氧化硅粉、粉煤灰、玻璃纖維、硫酸鈣、脲醛樹脂膠粉、水泥以及上述 研磨后的軟質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體進行充分混合，15?20分鐘后得到組分均勻的干 料混合體；然后加入水，干料混合體與水的重量比為80 :15?20,繼續(xù)攪拌混合15?20分 鐘后出料，在室溫條件下硬化28天，后得到該高彎曲強度材料。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高彎曲強度材料的制備方法，其中，步驟1)的a中得到的復 雜無機物料粉碎研磨至80?100微米備用。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的高彎曲強度材料的制備方法，其中，步驟1)的b中得到的軟 質(zhì)聚氨酯復雜無機物復合體中聚氨酯和復雜無機物的重量比為10 :4?6。
【文檔編號】C04B16/04GK104211335SQ201410410915
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月20日
【發(fā)明者】吳紅艷, 趙浩峰, 王玲, 徐小雪, 何曉蕾, 潘子云, 宋超, 曹燕子, 裴李娜, 嚴丹雪, 王冰, 鄭澤昌, 陸陽平, 趙圣哲, 張仕昭, 王易秋, 王賀強, 謝艷春, 龔國慶 申請人:南京信息工程大學